链路层(二)MAC协议

两个信号同时在广播链路上传播,会造成两个信号都失真。如同在鸡尾酒会上两个人同时说话,造成谁的话也听不清。

广播链路

1、理想的MAC协议

理想的MAC协议

2、MAC协议的分类

  • 信道划分MAC协议
    将信道资源一分为多(电路交换中的那些多路复用技术)。如FDMA,把信道分成多个频率区间,比如1000 ~ 2000HZ、2500 ~ 3000HZ,每个结点只使用属于自己的子信道。优点是稳定,在网络负载较重时也可以正常通信。缺点是即使信道是空闲的,每个发送方只能用自己的频带,不能利用全部带宽。从其他特征划分还有TDMA(时分)、CDMA(码分)、WDMA(波分)。

  • 随机访问MAC协议
    不划分信道,发送时会利用链路的全部带宽。允许冲突,冲突了再解决。

  • 轮转访问MAC协议
    结点轮流使用信道,比如网络中有个主结点,依次邀请每个结点发送数据。有点像按时间划分信道(TDMA),但是又有所不同。比如TDMA轮到某个结点发,即使该结点没有数据要发送,这个时间信道就空着,不会让给他人。但是轮转就不一样,a不发就开始邀请b。

3、几种随机访问MAC协议
包括时隙ALOHA协议、纯ALOHA协议、CSMA/CD、CSMA/CA等

  • 时隙ALOHA协议
时隙ALOHA协议

当很多个结点需要发送数据时,时隙ALOHA协议的运行效率较低。

时隙ALOHA运行效率
  • 纯ALOHA
纯ALOHA
纯ALOHA

ALOHA这个名字来自夏威夷土著语言,意思是你好。夏威夷周边小岛有许多科研院校,它们建立了一个网络互联,并首次提出了MAC协议,就是ALOHA协议。

  • CSMA(carrier sense multiple access,载波侦听多路访问控制协议)
    发送帧之前,监听信道(载波):
    信道空闲,发送完整帧
    信道忙,推迟发送:
    1-坚持CSMA(发现信道忙继续侦听)
    非坚持(信道忙就不再侦听,等一段时间再来)
    P-坚持(以一定概率坚持侦听)

仍可能发送冲突:因为信号传播时延,还是可能有冲突。比如a正在发送,信号还没传达b,b就认为信道空闲。还有个缺点:b一旦发送数据,就会将整个帧发送完毕,即使a的信号已经到达了b。

  • CSMA/CD
    对CSMA的改进,发送数据过程中也坚持侦听,坚持到冲突就立即停止。发送完毕就停止侦听。
CSMA/CD

因为“边发边听,不发不听”,如果在收到冲突信号前就发送完毕,那这个帧失效了也不知道。所以帧大小要有个下界,保证在冲突信号回来前还在侦听。

CSMA/CD帧的最小值
  • CSMA/CA
    在无线局域网中,无线电波的信号强度衰减是和距离的平方甚至三次方成反比,所以到达一定距离后信号强度会很弱。如果仍然采用CSMA/CD的话,很难办到“边发边听”(因为收到的信号相对自己发出的信号显得很弱),因此使用CSMA/CA。
    详细介绍待填坑
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